Equipamentos utilizados

3.2.1 Fonte laser

Um sistema laser de Nd-YAG, dobrado em frequência e bombeado por diodos foi utilizado para texturizar as ferramentas usadas neste trabalho. O laser fabricado e comercializado pela empresa Coherent, Inc localizada em Santa Clara – CA. - EUA, opera em regime pulsado, com taxas de repetição de pulsos variáveis entre 5 kHz e 25 kHz. Neste intervalo de operação, a largura temporal do pulso de laser varia de 40 ns a 130 ns. A energia e a potência de pico dos pulsos de radiação variam com a taxa de repetição e a corrente de bombeamento dos diodos. O sistema é composto de uma fonte de potência, uma cabeça laser e um microcomputador de controle. As características operacionais do laser utilizado nas texturizações realizadas neste trabalho estão indicadas na tabela 3.1.

Tabela 3.1 Características do sistema da fonte laser. Comprimento de onda 532 nm Frequência de operação Fixada em 10 kHz

Largura de Pulso 130 ns Estabilidade da Energia < 0,08 % rms

Diâmetro do feixe 5 mm nominal Potência maxima do feixe 45 W

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3.2.2 Sistema de texturização

A redução do diâmetro do feixe de 5 mm da fonte do laser para um diâmetro de 0,1mm incidente sobre a superfície a ser texturizada se dá através de um conjunto de espelhos e lentes que direciona o feixe para um sistema galvanométrico de varredura. Este sistema galvanométrico, esquematicamente detalhado na figura 3.1, é um conjunto monobloco que consiste de uma montagem de dois espelhos, cada um acoplado a um motor com detector de posição e uma lente de focalização que garantem o preciso posicionamento de um trem de pulsos de laser sobre a superfície da amostra.

Figura 3.1 - Esquema do Sistema de Galvanométrico de Texturização.

Desta forma, utilizando uma variedade de fontes de laser pulsado é possível realizar, mediante programação de um software dedicado, interação entre laser e material que pode consistir de pulsos sequenciais únicos tangentes, superpostos ou defasados. Com isso é possível gerar sobre uma superfície plana qualquer elemento geométrico composto por uma sucessão de pulsos. A utilização deste sistema impõe uma perda de potência luminosa fazendo com que a

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energia que incide sobre a superfície a ser texturizada seja de exatamente um terço da energia de saída da fonte do laser.

3.2.3 O rugosímetro

O rugosímetro utilizado é um Talysurf PGI 1240 de fabricação da empresa Taylor Hobson, Leicester, Inglaterra, com resolução de medição de deslocamento vertical de 0,8 nm com deslocamento horizontal de 0,125µm, realizando 8000 leituras por milímetro de deslocamento. O raio do apalpador utilizado era de 2 μm. O equipamento estava conectado a um computador permitindo assim a captura do perfil em arquivos de dados.

3.2.4 Os microscópios utilizados

As análises das superfícies texturizadas foram avaliadas em microscópio eletrônico de varredura marca JEOL_JXA_840ª de fabricação da empresa JEOL, Tóquio, Japão, instalado em laboratório do Departamento de Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP. Este microscópio também foi utilizado para avaliação dos mecanismos de desgaste das ferramentas

Os desgastes das ferramentas foram medidos durante o ensaio de usinagem em um estéreo microscópio com aumento de até 50x que estava acoplado a um microcomputador por meio de uma câmera fotográfica. Estas medições foram feitas várias vezes ao longo de cada ensaio. Em cada medição, o ensaio era interrompido e a pastilha era conduzida ao microscópio para ter os desgastes da aresta de corte medido. Esta montagem viabilizava a medição de desgaste em função da captura de imagens com resolução de até 3,4 μm por píxel. Os desgastes das ferramentas eram medidos individualmente em cada uma das arestas e o fim de vida da ferramenta era atingido quando o desgaste de flanco da aresta ultrapassava o critério de vida previamente estabelecido

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que era VBmáx = 0,3 mm. Este microscópio também foi utilizado para captura das imagens dos ensaios de adesão.

3.2.5 Durômetro para caracterização de ensaios de adesão

A avaliação da adesão dos revestimentos foi realizada pelo teste de indentação utilizando um durômetro marca Pantec (modelo RBS-M), através do teste padrão Rockwell C com penetrador de diamante com ângulo de ponta de 120º, 10 kgf de carga inicial e 150 kgf de carga total. A avaliação e o registro da adesão foi através do mesmo microscópio do item 3.5. A avaliação foi realizada em três pontos na superfície de folga da pastilha, duas próximas da ponta e uma na região central, em locais afastados da região de corte. Cada imagem da indentação apresentada é uma média de nove avaliações da adesão realizadas em uma mesma pastilha.

3.2.6 Dispositivo para medição de espessura dos revestimentos

Inicialmente as ferramentas revestidas por PVD e CVD foram caracterizadas por ensaio de caloteste para verificar homogeneidade da espessura dos revestimentos. O objetivo do ensaio de caloteste é determinar as espessuras de filmes finos. O dispositivo de ensaio de caloteste utilizado foi uma solução desenvolvida internamente para se medir a espessura dos revestimentos das pastilhas. A rotação da esfera sobre a amostra se dá por transmissão de uma correia (não mostrada na figura 3.3) e duas polias, uma delas fixa a um motor de corrente continua. Um composto abrasivo utilizado em metalografia contendo pasta de diamante de 0,1 µm é colocado entre a esfera que gira sempre sobre um mesmo ponto e superfície da pastilha que se encontra fixada na alavanca de posicionamento.

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Figura 3.2 Dispositivo de caloteste para medição de espessura de revestimentos em pastilhas.

A esfera utilizada é de aço SAE 52100. A inclinação da alavanca porta amostra é regulada de tal forma a garantir o deslizamento da esfera sobre a superfície da pastilha com uma pequena tensão de contato. As calotas geradas pela ação abrasiva da pasta de diamante eram avaliadas em microscópio eletrônico após limpeza e realização de ataque químico.

3.2.6 Torno CNC para ensaios de usinagem.

A avaliação do desempenho de todas as pastilhas texturizadas com laser e posteriormente revestidas foi realizada de forma comparativa com ferramentas produzidas da maneira convencional por ensaios de torneamento cilíndrico a seco. Os ensaios foram realizados em um torno CNC da marca Romi, modelo Galaxi 20, com potência de 15kW, e rotação máxima do eixo árvore de 4500 rpm.

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